光线行进非球面：用于光学传感器设计的稳健光线相交计算方法

《Sensors》：Ray Marching Aspheric Surfaces: Robust Ray Intersection Calculation for Design of Optical Sensors

　　

摘要

在为光学传感器设计透镜系统时，一个核心任务就是确定光线与透镜表面的交点。我们提出了一种有效的方法，用于找出光线与高度非球面且具有旋转对称性的表面的交点。该方法能够为以较大角度入射的光线提供可靠的计算结果，而且相比现有方法，它能处理更多数量的光线，从而提升光学建模与设计的准确性。该方法的核心思路是通过基于表面函数解析导数估算出的步长，利用光线追踪算法为牛顿法计算出交点的初始近似值。由于无需维护复杂的额外数据结构，该方法非常适合用于表面几何形状经常变化的光学系统的迭代优化中。